近日,我院王菊芳教授课题组在Biosens Bioeletron(IF=10.257)杂志上发表了一篇题为“Detection and differentiation of respiratory syncytial virus subgroups A and B with colorimetric toehold switch sensors in a paper-based cell-free system”的研究论文,硕士生曹孟岑为论文第一作者,博士生孙秋丽为共同第一作者。
(论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566321002104)
图1 检测方法原理图
如图1所示,该研究基于toehold switch传感器、无细胞体系等元件构建了一种核酸的可视化检测方法。Toehold switch传感器(图1A)为RNA核糖调节器,在合成生物学领域有广泛应用:当trigger RNA与switch RNA互补配对时,激活翻译,产生大量报告蛋白β-半乳糖苷酶(LacZ),LacZ催化显色底物CPRG发生水解反应,使体系发生由黄到紫的颜色变化,产生肉眼可辨的结果。无细胞体系(图1B)由保留蛋白质合成能力的细胞抽提物、能量及其他所需元件组成,将基因的转录、翻译过程集中在一个体外系统中。NASBA(图1C)则可特异性等温扩增RNA模板,从而产生大量trigger RNA,来提高检测方法的灵敏度。
图2 RSVA、RSVB的检测灵敏度与其他病毒的交叉反应性
将此方法应用于呼吸道合胞病毒亚型A(RSVA)和亚型B(RSVB)的分型检测:最佳反应条件下, RSVB和RSVA的可视化检测限分别为91aM(图2A,图2B)和52aM(图2C,图2D)。将含有toehold switch传感器的无细胞体系冻干在合适的纸基上,有利于长途运输和稳定储存的需要。如图2B、2D所示,纸基载体上对RSVB和RSVA的可视化检测限分别为91aM和5.2fM,与其他几种呼吸道病毒均无交叉反应(图2E)。
该方法通过toehold switch传感器和NASBA实现特异性检测的双重保障,又通过NASBA等温扩增和显色反应双重放大可视化检测信号,具有高特异性和高灵敏度,特别适合无专业操作人员、无复杂实验设备的检测场景,以实现目标的快速可视化检测。
该研究得到了国家重点研发计划(2017YFC1601203)项目的资助。
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